研究银纳米粒子的绿色合成及SERS性能与应用

王 彦

（山西工程职业技术学院山西太原030009）

研究银纳米粒子的绿色合成及SERS性能与应用

王 彦

（山西工程职业技术学院山西太原030009）

银纳米粒子是由聚乙烯吡咯烷酮和水所合成，其具有简单、经济且环保的优点。根据相关研究分析表明，银纳米粒子其所具备的稳定性较高，本身的平均粒径只有大约18nm，其粒径大小表明了银纳米粒子有着较高结晶度。采用银溶胶对三聚氰胺进行检测发现，所得到的三聚氰胺检测限度可为10mol/L～5mol/L，表明银溶胶在SERS基底中具有灵敏度高的特性，在环境保护及食品安全检测领域中有着非常重要的意义和价值。

三聚氰胺；银纳米粒子；银溶胶；应用价值

1 前言

表面增强拉曼散射属于一种特殊的表面光学现象，它基于颗粒体系及纳米尺度的粗糙表面之上，银纳米粒子所具有的特异性及高灵敏度可以有效提升其检测分子的拉曼散射信号的能力[1]。三聚氰胺本身不具有毒性，常作为化学原料用于工业中，但三聚氰胺本身的含氮量极高，达66.5%左右，会被一些不法商家用来添加入食品之中，如销售量大的奶制品。目前对于三聚氰胺的检测方法有许多种，例如液相色谱法、气相色谱法等等，过去所使用的方法都有着较大缺点，操作难度大且处理复杂使得在检测工作上得不到良好的检测效果，为此，研究出操作简单、经济实用的检测办法是当今所要进行的课题。

2 实验过程

拉曼光谱技术有着指纹的特性，属于振动光谱技术，常用于分子结构特征的检测，缺点为检测灵敏度较低，因此检测范围受到了限制。在1974年，Fleischmann开发了表面增强拉曼光谱技术，利用纳米结构作为拉曼光谱基底表面，可以让拉曼信号的强度显著提升。事实上，我国的SERS能够检测到单分子，因而在未来检测微物质的应用上可发挥出无限的潜力，本次研究采用了硝酸银、水和聚乙烯吡咯烷酮作为原料合成银纳米溶胶，将其作为SER基底，考察其活性并对三聚氰胺进行更深入的研究和分析[2]。

2.1 实验原材料

聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银、对羟基苯硫酚、三聚氰胺、蒸馏水。

2.2 nm银颗粒制作

准备硝酸银水溶液和PVP水溶液，浓度分布为0.01mol/L和15%，硝酸银水溶液与PVP水溶液分别准备10mL，然后将其混合后放置入已经备好的100m L烧瓶之内，烧瓶需要静置在恒温的油浴内，利用磁力对其搅拌，时间为5h，5h后溶液会变为绿色，最后使用蒸馏水对其进行离心洗涤，洗涤2次以后静置在水中。

2.3 方法

等离子的光学特性需要利用紫外-可见分光光度计来表征，方法如下：首先准备好石英比色皿和2mL的银溶液，将银溶液放置在石英比色皿中，使用光谱仪进行测量，测量完毕后与蒸馏水进行比较。光谱仪扫描的波长范围在300nm～800nm，使用透射电子显微镜测量银纳米粒子的粒径及形状，然后将加速电压设置为50kV。

采用拉曼光谱仪检测三聚氰胺，将0.1mL银溶胶于1mL三聚氰胺溶液进行混合，混合溶液需要使用微量移液枪进行量取并取出，取出量为100μL，取出后滴在玻璃杯内的凹槽内，随即将玻璃片盖在表面，将短焦镜头聚集在表面上，收集所获得的拉曼信号。

3 结果

3.1 银纳米粒子

检测使用材料中，PVP属于非离子型的表面活性剂，它的作用主要是作为稳定剂和保护剂，制备银纳米粒子的过程之中，PVP的作用是阻断纳米粒子在过程中的结合，由于PVP本身拥有一个羟基，所以PVP也同样有着稳定的还原性。使用PVP合成的银纳米溶胶，使其具有良好的稳定性，且银纳米粒子也具备了较良好的单分散性，其平均的粒径大约在18nm左右。

在紫外可见光的区域之内，金属纳米粒子会显现出其表面的等离子体共振性质，银纳米粒子之间的聚合是通过吸收峰的位置与形状所反映出来、形态变化情况以及粒径大小情况等，本次研究中的银纳米溶液在波长为410nm时反映出了较强的等离子吸收峰，有关研究表明，当银纳米粒子的粒径达到15nm~30nm时，其紫外特征吸收峰会显现在410nm处，与本次研究结果基本相一致。

3.2 银纳米粒子SERS性能分析

金属纳米粒子如金、银、铜等都具备有自身特殊的光学性能，常常被用作SERS的活性基底部分，银纳米粒子通过实验被确认为是金属纳米粒子中拥有增强效应最高的一种纳米粒子，为此，在研究中所使用的纳米粒子普遍为银纳米粒子。对羟基苯硫酚作为Raman模型分子，对银纳米粒子的SERS活性和检测灵敏度进行考察。银溶胶可以检测出最低浓度为10mol/L～9mol/L的对羟基苯硫酚。同样的，采用银溶胶对三聚氰胺进行检测中发现，所得到检测限度可为10mol/L～5mol/L，表明银溶胶在SERS基底中具有灵敏度高的特性，因此可用于微量物质检测分析。

4 结语

综上所述，银纳米粒子所利用的稳定剂及还原剂均为绿色且无毒的原材料，银纳米粒子所含的粒径只有18nm，其结晶性非常高，有着良好的分散性，在SERS性能中体现出了较高的灵敏度及高活性，研究出新一代的微量物质检测方法。为此，银纳米粒子所具有的表面增强拉曼光谱活性更适用于食品安全检测、环境污染物检测等领域之中，为食品安全及化学用品安全带来了更深厚的保障，提高人民的生活质量，值得更进一步的研究。

[1]杨必文,郭周义,刘智明,万明明,覃筱楚,钟会清.绿色合成银纳米粒子及其在SERS中的应用[J].光谱学与光谱分析,2013,33(07): 1816-1819.

[2]廖佳,胡玉玲,李攻科.基于贵金属纳米粒子的SERS活性基底研究进展[J].分析科学学报,2015,31(01):131-138.